节能减排理念下电厂自动化技术研究

王宇飞

摘 要：随着我国社会经济的飞速发展，人们的物质生活水平得到显著提高，但是，环境污染问题持续加重，对自然环境造成了威胁。节能减排理念的提出，加深了人们对环境保护的认知。电厂自动化技术以其节能减排的特点，为电力事业的持续发展提供了支持。在电厂不断改革的进程中，要实现自动化技术向着节能化技术过渡，加强电厂节能减排的控制力度，提高电厂节能降耗的水平，满足电厂节能发展的基本需求，将节能减排理念落到实处，凸显自动化优势，满足电厂稳步发展的需求。基于此，文章分析与研究了节能减排理念下的电厂自动化技术，希望提高电力企业生产效率，促进可持续发展。

关键词：节能减排;电厂自动化;创新策略

中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2022）04-0-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.04.019

近年来，随着节能减排理念的提出，环境保护日渐受到重视。电厂是电力资源供应的重要场所，在运行过程中不可避免会产生大量的污染物，严重影响环境质量。在电厂运行中引入节能减排理念，在电厂自动化技术中实现节能减排，解决能源浪费与环境污染问题。

在电厂具体运行的过程中，自动化技术节能减排的重要体现就是自动化系统的应用，因电厂自动化系统涉及内容相对广泛，管理、调度自动化等都包含其中，可真正提高电厂的运行效益，控制投入的能源，对于发挥节能减排的作用具有重要的现实作用。因此，应用自动化系统可从根本上实现自动化技术，并达到节能减排的效果。

1 电厂自动化技术应用现状

1.1 可编程控制器的应用

在工业生产和运算装置中，可编程控制技术属于一种编辑储存，通过输入与输出进行控制。从某种程度上说，通过应用可编程控制器，可提高电厂的输出效率，但是不同电厂的编程控制器拥有各自的编码，能够保护电厂的生产质量与安全，却无法实现信息的交流共享，阻碍电厂之间的交流互动。为实现信息交流，要安装信息转换器，增加发电成本，减缓信息流动速度[1]。

1.2 集散型控制系统的应用

集散型的控制系统则是将多个系统集于一体，涵盖通信技术系统、计算机技术系统、现代化技术控制系统等，计算机微型处理器在其中屬于基础，面对一些地理、功能相对分散的内容，采取现代化管理方式控制。运用这种控制系统的过程中，在生产标准、工程的一些生产规则、信息安全传递中产生不便，无法保证信息传递的可靠性与安全性。这样的自动化控制方式难以满足当前发展的需求，应对其进行改进与完善。

2 电厂节能减排发展现状

2.1 火电占据主导地位

生产电能的主要场所是电厂，随着社会经济的飞速发展，各领域对于电能的需求不断增加，为满足用户的用电需求，电厂应结合实际发展情况，采取有效措施，不断提高生产效能。

纵观我国电厂的实际发展情况，以火力发电为主，发电过程中会不可避免地污染甚至破坏周边环境。基于可持续发展理念，国家不断调整与优化发电结构，进而减少火电比重。尽管如此，在我国现有的发电方式中，火电发电依旧是重点。

根据电力长期规划，到2030年，火电在电能生产中依旧占据主导地位。因此，电厂节能减排的任务十分重要，应得到相关领域工作人员的高度重视，这是保证电力事业今后持续发展的关键。

2.2 减排取得显著成效

随着时间的推移，我国电厂在节能减排方面，取得了显著成效。装机容量在6 000 kW以上的电厂燃煤消耗量下降至320 g/kWh，与发达国家的发展水平十分接近。2019年，电力二氧化硫和氮氧化物同比下降9.7%和3.1%，分别为890 000 t和930 000 t，节能减排取得了显著效果。

除此之外，我国综合实力不断提高，相关技术的进步同样为节能减排工作的顺利开展提供了必要支持，自动化技术属于其中一项关键技术[2]。

3 电厂自动化技术的发展历程

科技是第一生产力，科技的发展对于生产力的全面提高具有重要作用。随着科技水平的不断提高与技术的不断完善，大量自动化技术不断出现，并在电厂生产中得到了普及与广泛应用。

电厂自动化发展主要分为三个阶段：

第一阶段是模拟控制阶段，使用的自动化技术主要是微计算机控制，协调控制系统、顺序控制系统、电子油压调控系统等，都是主要的控制系统。

第二阶段是数字化控制，应用通信设备、微型计算机等，实现电业调速数字化。在具体发展历程中，不同的计算机与DCS系统难以实现数据互通，软件与硬件的兼容性尚未达到理想效果。电厂生产过程中，各个机组的计算机都是独立运行开展工作的[3]。

第三阶段是开放式的自动化系统，进而构成电厂综合自动化系统，对其进行系统划分，包含厂级、机组级，主要有DCS、MIS等。

4 电厂自动化技术在节能减排中的作用

4.1 实现节能减排目标

在当前的社会背景下，随着节能减排理念的提出，我国各电厂都结合实际发展情况，积极引入各种自动化技术。在电能生产过程中，将相关产品作为辅助工具，例如微机软件启动技术等，通过应用自动化技术，帮助电厂实现节能减排的目标。在电厂生产过程中应用自动化技术，能够真正提高控制精度，大幅降低机组自身消耗的电量，提升生产效能。

4.2 满足电厂稳定发展

在电厂节能减排中，将自动化技术系统作为基础，调度自动化系统、管理自动化系统等相关系统的应用，不仅能够大幅提高电力企业的经济效益与社会效益，而且能够控制资金、能源的投入量与使用情况，真正做到减少能耗与节约能源，生产成本因此大幅降低，满足电厂稳定发展的需求。

5 电厂节能减排中应用的自动化技术

5.1 变频技术

电厂生产中，石油、燃气、煤炭属于最常用的燃料，但会导致能源消耗进一步增加，与现阶段提倡的节能减排理念相违背。为降低电厂燃料的使用量，可在发电生产工作中应用变频技术，通过应用变频调节器，自动调节与控制燃料的用量。将电厂运行的具体需求作为基础，控制燃料的具体投入量，

同时，严格控制锅炉的运行状态，根据锅炉的状态适当调节变频器的风量，根据锅炉的运行需求选择最佳燃料，解决与规避锅炉燃烧中的浪费问题。在锅炉具体的燃烧过程中，变频调节的作用与功效可得到充分发挥，该项技术的应用具有明显的节能优势。

5.2 DCS系统

DCS自动化控制系统具有明显的优势，对于电厂的自动化运行具有不可忽略的作用。将DCS系统应用到电厂运行过程中，属于一项较为科学的自动化技术措施。应用DCS系统，在整体层面上监控设备的具体运行情况和应用情况，进而全面、科学地掌控火电厂的运行状况[4]。

在计算机系统的辅助下，DCS系统具有明显的自动化功能，可实时监督与控制火电厂的运行情况，综合管理各项信息，解决电厂运行过程中存在的浪费问题。DCS系统的应用在短时间内提出稳定且科学的运行方案，能够达到节能减排的目的。

DCS系统还可以控制电厂运行过程中的排放量与消耗量，充分发挥各项能源的作用，大幅提高能源的利用率。

5.3 现场总线法

将现场总线技术应用到电厂生产中，具有明显的节能优势。近年来，现场总线技术在电厂内部的应用量呈现明显的上升趋势，全面分析电厂现场总线技术的应用内容，确保已经布置完毕的电厂现场总线投入正常运行。

但是，与传统技术方案相比，这一优势只存在于现场总线技术中：第一，设备的应用量因此大幅降低，充分彰显了计算机技术的优越性，降低了硬件数量，将PC作为控制站可将控制室的占地面积降至最低;第二，因安装现场总线的方式相对较为简单，如果将多个设备安装在同一条线上，安装费用也会因此降低，为电厂创造更多经济效益[5]。

5.4 碳素焙烧控制技术

相比较而言，传统的碳素焙烧的工艺相对较为复杂，甚至还会影响到周边的环境，与当前提出的环境友好理念相悖。电厂日常运行过程中，根据实际发展情况应用碳素焙烧自动化控制技术，可对开展的各项生产工作产生正面影响，成品的使用年限、能耗、环保生产等都会受到不同程度的影响。

在这一社会背景下，碳素焙烧控制技术逐渐得到深入研究。在电厂的实际运行过程中，合理应用碳素焙烧控制技术，在节约资源的同时，还会降低环境的污染，满足可持续发展的需求。

5.5 信息管理相互结合

在应用自动化控制技术的初始阶段，只是简单分析与整理控制系统方面的输出与输入情况，然后再完成人工绘图等工作，通过这种方式，提高工作质量与效率。但是，历经长时间的实践后，难免因受到各项因素的影响而出现一些误差，工作效率也会因此降低。在部分电厂内部，缺乏对信息管理工作的高度重視，会导致管理信息化程度与自动化技术存在严重分歧。为改善这一局面并顺利解决问题，应深入开展研究分析工作，认真管控两者的协调性，提高系统统计数据的精确性与自动控制的科学性，使操作方式更加便捷、高效。

6 节能减排自动化技术的发展方向

6.1 技术规模化

历经大量的实践，电厂应用自动化技术之后取得了显著的成效，通过使用小型的系统，可实现大规模节能减排的效果。将其作为基础，逐步推动自动化技术朝着规模化的方向过渡，将当前的发展情况作为基础，扩大自动化技术在电厂中的应用范围，实现更大规模的节能减排目标。

6.2 可持续发展

节能减排属于一项十分重要的工作内容，并贯穿电厂生产全过程。结合实际发展情况合理应用自动化技术，能够降低能耗并达到保护环境的目的，真正提高电厂的经济效益，满足电厂今后持续发展的需求。

6.3 深化技术

全面分析当前各项发展情况，应用自动化技术以节能减排为主，发挥自动化技术的作用与优势，不断促进各项技术的应用。在电厂安全生产中，应加强深化技术的采用力度，同时增强电厂生产的安全性，减少安全事故的出现概率。

6.4 环保清洁

电厂自动化技术应更加侧重于环保与清洁，将其作为主要发展方向，为应用与落实节能减排技术提供较大帮助。优化电厂的自动化运行，电厂在相对清洁的环境下开展工作，达到绿色环保、节能减排的目的。

6.5 加大应用

在自动化技术的节能减排过程中应用安全技术，可真正控制电厂自动化技术，提高安全节能效率，减少应用自动化技术产生的负面影响，强化与完善自动化技术中节能减排的理念与思想，满足电厂自动化技术的相关要求，加快自动化技术的节能发展步伐，提高节能减排的稳定性与安全性。

7 电力企业节能减排措施

7.1 完善相关法律法规

为满足电力企业节能减排的要求，相关部门应根据实际发展情况，完善法律法规，借助相应的奖惩措施，提高企业内部工作人员的主动性，确保法规的可操作性与奖惩措施的适用性。要充分发挥其引导作用，帮助电力企业应用各种自动化技术，降低能源消耗并减少排放，提高经济效益、环境效益与社会效益。

7.2 增强社会责任意识

我国在大力发展工业的历程中，由于过于注重提高经济效益，消耗了大量的能源与资源，导致自然生态环境受到了不同程度的破坏。在这一社会背景下，电厂应积极担负起相应的社会责任，主动并自觉开展节能减排工作。

7.3 加大自动化产品力度

开展电厂节能减排工作的过程中，应根据需求应用自动化技术，为相关产品提供支撑，进一步提高节能减排的效果。在条件允许的情况下，加大自动化产品研究力度，不仅要改进与完善现有技术，而且要根据需求研发一些新的技术，更好地为节能减排提供服务。

8 结语

为社会生产生活提供大量的电能是电厂的主要价值，与社会的持续稳定发展有着必然关联。但是，在具体的生产过程中，电厂必定会消耗大量的资金与能源，燃烧的能量会直接影响到人们赖以生存的自然环境。

因此，电厂管理者与相关工作人员应以发展的眼光看待各项问题，不要局限于短期利益。节能减排理念的提出得到了社会各界的高度关注，将节能减排理念贯彻落实到具体工作中，能够减少电厂能源消耗，减少环境污染，充分发挥节能减排的优势，对于电力事业的持续发展具有重要作用。

参考文献

[1] 岳建华，谢建民，朱延海，等.火力发电厂给水泵再循环控制系统优化研究[A].2014年中国发电厂热工自动化技术论坛论文集（下册）[C].2014.

[2] 李勋，张宏钊，张欣，等.高压交流输电线路对埋地金属油气管道的电磁干扰腐蚀及其防护措施[J].山东理工大学学报（自然科学版），2017（4）：65-70.

[3] 刘宗奎，许晓敬，胡雪梅.基于发电成本最优的1030超超临界机组智能发电系统[A].2016年中国发电自动化技术论坛论文集 第一册（获奖论文）[C].2016.

[4] 王海霞.自动化监控系统模式探讨[A].2015年8月建筑科技与管理学术交流会论文集[C].2015.

[5] 邢翠霞，周德朋，张子强.调制域信号分析仪在变频信号测量中的应用[A].第三十届中国（天津）2016’IT、网络、信息技术、电子、仪器仪表创新学术会议论文集[C].2016.